DE936300C

DE936300C - Illumination device for phase contrast reflected light microscopes

Info

Publication number: DE936300C
Application number: DEL16203A
Authority: DE
Inventors: Walter Klein
Original assignee: Ernst Leitz Wetzlar GmbH
Current assignee: Ernst Leitz Wetzlar GmbH
Priority date: 1953-07-29
Filing date: 1953-07-29
Publication date: 1955-12-07

Description

Beleuchtungsvorrichtung für Phasenkontrast-Auflicht-Mikroskope Im Patent 931 oo8 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Phasenkontrast-Auflicht-Mikroskope angegeben, mit der die übliche Ringblende in der hinteren Brennebene verschiedener Mikroskopobjektive, also an etwas verschiedenen Stellen und zugleich in verschiedenen Größen abgebildet werden kann. Es handelt sich um die Aufgabe, eine Beleuchtungsvorrichtung nach dem Köhlerschen Prinzip nicht nur pankratisch, d. h. mit variabler Vergrößerung auszubilden, sondern auch derart, daß verschieden große Bilder der Ringblende (Aperturblende) an verschiedenen Orten entstehen.Illumination device for phase contrast incident light microscopes Im Patent 931,08 is an illumination device for phase contrast reflected light microscopes indicated, with which the usual ring diaphragm in the rear focal plane is different Microscope objectives, i.e. in slightly different places and at the same time in different ones Sizes can be mapped. It is about the task of a lighting device according to the Koehler principle not only pancratic, d. H. with variable magnification to train, but also in such a way that different sized images of the ring diaphragm (aperture diaphragm) arise in different places.

Nach dem Köhlerschen Prinzip wird bekanntlich die Beleuchtungslampe von einer Kollektorlinse auf die Aperturblende und diese mit weiteren Linsen in die hintere Brennebene des Objektivs abgebildet. Zugleich wird die Kollektorlinse durch die eine der genannten weiteren Linsen auf eine Gesichtsfeldblende abgebildet, die bei Auflicht-Mikroskopen durch das als Kondensor wirkende Objektiv auf das Objekt abgebildet wird. Die Lösung der Aufgabe nach dem Hauptpatent besteht darin, daß zwischen der Aperturblende und der Gesichtsfeldblende eine Linse verschieblich angeordnet ist, deren Verschiebung die Größe des Aperturblendenbildes, das in der Austrittspupille des Objektivs liegt, zwischen z und 2,5 zu ändern gestattet. Dabei wird aber auch die Abbildung der Kollektorlinse auf die Gesichtsfeldblende geändert. Um diese Änderung möglichst gering zu machen, wird nach dem Hauptpatent die Kollektorlinse auf die Gesichtsfeldblende im Maßstab von etwa r : r abgebildet, indem die optische Entfernung zwischen der verschieblichen Linse und der Kollektorlinse dadurch verkürzt wird, daß an die Aperturblende eine negative Feldlinse gestellt ist.As is well known, the lighting lamp is based on the Koehler principle from a collector lens to the aperture diaphragm and this with further lenses in the rear focal plane of the lens is shown. At the same time the collector lens becomes imaged onto a field diaphragm through one of the additional lenses mentioned, that in incident light microscopes through the objective acting as a condenser onto the object is mapped. The solution to the problem according to the main patent is that A lens is displaceably arranged between the aperture stop and the field stop whose displacement is the size of the aperture diaphragm image that is in the exit pupil of the lens is allowed to change between z and 2.5. But also changed the image of the collector lens on the field diaphragm. To this change To make it as low as possible, according to the main patent, the collector lens is based on the Field stop on a scale of roughly r: r mapped by the optical distance between the sliding lens and the collector lens thereby is shortened that a negative field lens is placed on the aperture stop.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine möglichst gleichmäßige Ausleuchtung der Gesichtsfeldblende bei einem noch größeren Bereich der Vergrößerungen zu erreichen. Die Erfindung besteht darin, daß die Linse, welche die Gesichtsfeldblende auf das Objekt abbildet, durch Hinzufügung eines Negativsystems zu einer Art umgekehrten Telesystem ergänzt ist. Demgemäß befindet sich ein Negativsystem in der Nähe der Gesichtsfeldblende. Dadurch ist es ermöglicht, die verschiebliche Linse um mehr als ihre Brennweite zu verschieben und so die Vergrößerungsänderungen zu steigern. Denn die Negativlinse verhindert, daß bei einer Verschiebung der verschieblichen Linse -um einen großen Betrag ein reelles Zwischenbild der Aperturblende in der Nähe der die Gesichtsfeldblende abbildenden Linse entsteht.The object of the invention is to provide as uniform an illumination as possible the field diaphragm with an even larger range of magnifications. The invention consists in that the lens, which the field diaphragm on the Object depicts by adding a negative system to a kind of inverted one Telesystem is added. Accordingly, there is a negative system in the vicinity of the Field stop. This makes it possible to move the lens around more than shifting their focal length and thus increasing the magnification changes. Because the negative lens prevents a shift in the displaceable Lens - by a large amount a real intermediate image of the aperture diaphragm in the Near the lens imaging the field diaphragm arises.

Bei einer besonderen zweiten Ausführungsform der Erfindung sind an Stelle der verschieblichen Linse zwei gegeneinander verschiebliche Linsen vorgesehen, bei einer dritten Ausführungsform befindet sich das Negativsystem zusammen mit zwei gleichsinnig verschieblichen Linsen in dem Raume zwischen den beiden Blenden. Bei einer vierten Ausführungsform befindet sich dort nur eine verschiebliche Linse und ist das Telesystem als Ganzes zusammen mit der Gesichtsfeldblende verschieblich.In a special second embodiment of the invention are on Two lenses that can be moved against each other are provided in place of the movable lens, in a third embodiment, the negative system is together with two lenses displaceable in the same direction in the space between the two diaphragms. at In a fourth embodiment there is only one movable lens and the telesystem as a whole can be moved together with the field diaphragm.

Die Anordnung zweier verschieblicher Glieder hat die Wirkung, daß die Kollektoröffnung genauer in den Ort der Gesichtsfeldblende abgebildet wird, so daß sie gleichmäßiger ausgeleuchtet ist. Denn mit zwei verschieblichen Linsen läßt sich dies immer erreichen, wenn die Verschiebung der einen Linse nicht linear ist. Man erreicht aber eine gute Annäherung, wenn man beide Linsen linear verschieblich macht und zugleich die Negativlinse so bestimmt, daß die Abbildung immer nahezu an demselben Ort stattfindet. Die angegebenen Beispiele beziehen sich auf solche Fälle linearer Verschiebungen, doch sollen die Fälle nicht linearer Verschiebungen nicht aus dem Rahmen der Erfindung herausfallen.The arrangement of two movable members has the effect that the collector opening is mapped more precisely into the location of the field diaphragm, so that it is illuminated more evenly. Because with two movable lenses this can always be achieved if the displacement of one lens is not linear is. However, a good approximation can be achieved if both lenses are linearly displaceable makes and at the same time determines the negative lens in such a way that the image is always almost takes place in the same place. The examples given relate to such Cases of linear displacements, but should be the cases of non-linear displacements do not fall outside the scope of the invention.

In der Zeichnung sind die erwähnten Ausführungsformen dargestellt, für welche in den Tabellen 1 bis 4 die Daten und Werte der erreichten Abbildung angegeben sind.In the drawing the mentioned embodiments are shown, for which in Tables 1 to 4 the data and values of the achieved figure are specified.

Es bezeichnet 1 eine Lampe, 2 eine Kollektorlinse, 2' das Bild der Kollektorlinse, 3 eine ringförmige Aperturblende, 4 eine Gesichtsfeldblende, 5 einen Strahlenteiler, 6 die Anschraubfläche der Objektive, 7 das Objekt, $ den Ort, ran dem die Aperturblende abgebildet wird, 9 Objektiv, e die veränderliche Entfernung zwischen 6 und 8, L mit dem Index die ihm entsprechende Linse, d, den Abstand zwischen dem Kollektor 2 und der Aperturblende 3, dl den veränderlichen Abstand zwischen der Aperturblende 3 und verschieblichen Linse L2, d2 den veränderlichen Abstand der Linse L3 von der Aperturblende 3, d3 den Abstand der Gesichtsfeldblende 4 von der Aperturblende 3, d4 den Abstand der Negativlinse L4 von der Aperturblende 3, d5 den Abstand der Linse L5 von der Aperturblende 3, d6 den Abstand der Objektivanschraubfläche 6 von der Aperturblende 3, D den Abstand des Bildes 2' der Kollektorlinse 2 von der Gesichtsfeldblende 4, V' die veränderliche Vergrößerung, mit der die Aperturblende 3 in dem Ort 8 abgebildet wird, f7, die Brennweite der h-ten Linse, lL=1,2,3...It denotes 1 a lamp, 2 a collector lens, 2 'the image of the collector lens, 3 an annular aperture stop, 4 a field stop, 5 a beam splitter, 6 the screw-on surface of the objective, 7 the object, $ the place where the aperture stop is imaged , 9 objective, e the variable distance between 6 and 8, L with the index the lens corresponding to it, d, the distance between the collector 2 and the aperture diaphragm 3, dl the variable distance between the aperture diaphragm 3 and the movable lens L2, d2 den variable distance of the lens L3 from the aperture stop 3, d3 the distance of the field stop 4 from the aperture stop 3, d4 the distance of the negative lens L4 from the aperture stop 3, d5 the distance between the lens L5 from the aperture stop 3, d6 the distance from the lens screw surface 6 from of the aperture stop 3, D the distance of the image 2 'of the collector lens 2 from the field stop 4, V' the variable magnification with which the aperture stop 3 in the Or t 8 is imaged, f7, the focal length of the h-th lens, lL = 1,2,3 ...

In Fig.1 ist dargestellt, daß in der Nähe der Negativlinse L, die für Phasenkontrastbeleuchtung übliche Aperturblende 3 mit ringförmiger Öffnung liegt. Der Kollektor 2 wird durch die Linse L2 in die Nähe der Gesichtsfeldblende 4 abgebildet; dieses Bild ist mit 2' bezeichnet, sein Abstand von der Gesichtsfeldblende ist mit D bezeichnet. Die Ringblende 3 wird durch die Linsen L2, L4 und L, in die Austrittspupille des Objektivs abgebildet, die für verschiedene Objektive verschiedene Lagen zwischen der Anschraubfläche 6 und dem Ort 8 hat. Der Bereich, innerhalb dessen die Austrittspupille liegen kann, ist mit e bezeichnet. Die Ringblende wird durch Verschieben der Linse L2 innerhalb dieses Bereichs und in veränderlicher Größe abgebildet. Der Verschiebungsbereich ist dargestellt durch die eine ausgezogen gezeichnete Grenzlage und die gestrichelt gezeichnete andere Grenzlage der Linse L2. Sie kann also von der Ringblende den Abstand dl bis zu dem gestrichelt gezeichneten Abstand haben. Die Ausbildung des Systems L4 bis L5 als Telesystem ermöglicht, daß die Linse L2 um mehr als ihre Brennweite verschoben werden kann, so daß der Bereich e und der Bereich der Vergrößerungen V der Abbildung von 3 in die Austrittspupille erheblich erweitert sind. In den Figuren sind noch die unveränderlichen Abstände von der Ringblende eingetragen, wobei d6 bis zu der Anschraubfläche 6 reicht, die wegen der an dem Strahlenteiler 5 erfolgenden Knickung des Strahlenweges symmetrisch zu dem Strahlenteiler ein zweites Mal gestrichelt gezeichnet ist. Tabelle 1 fh d, D e . ( V, fi = -35,2 d, = 150.00 1,5 +4.0 23,5 0,38 da = -f-20,0 d3 = 57,50 6,5 -4,3 23,1 0,52 f4 = -I0,0 d4 = .59,50 1 1,5 -6,o 21,9 o,69 f5 = -I-174 ds = 7525 16,5 -5,o 1g,1 o,9= d 6 = 113,25 21,5 -2,7 14,1 1,o6 26,5 -f-0,4 7,2 1,28 315 -f-4,0 0,7 1,27 Man erkennt aus der Tabelle 1, daß bei einer Änderung des Abstandes dl von 1,5 bis 31,5 der Abstand e des Bildes der Ringblende von der Anschraubfläche 6 sich von 23,5 bis o,7 ändert und zugleich die Vergrößerung dieses Bildes sich von 0,38 bis 1,27 ändert. Dabei ist aber die Ausleuchtung der Gesichtsfeldblende noch nicht vollkommen, denn der Abstand D erfährt verhältnismäßig große Änderungen.In Figure 1 it is shown that in the vicinity of the negative lens L, the usual for phase contrast illumination, the aperture stop 3 with an annular opening. The collector 2 is imaged in the vicinity of the field stop 4 through the lens L2; this image is denoted by 2 ', its distance from the field diaphragm is denoted by D. The annular diaphragm 3 is imaged by the lenses L2, L4 and L, in the exit pupil of the objective, which has different positions between the screw-on surface 6 and the location 8 for different objectives. The area within which the exit pupil can lie is denoted by e. The ring diaphragm is imaged by moving the lens L2 within this area and in a variable size. The displacement range is represented by the one limit position shown in solid lines and the other limit position of the lens L2 shown in dashed lines. It can therefore have the distance dl from the annular diaphragm up to the distance shown in dashed lines. The design of the system L4 to L5 as a telesystem enables the lens L2 to be displaced by more than its focal length, so that the area e and the area of the magnifications V of the image in FIG. 3 are considerably expanded into the exit pupil. In the figures, the unchangeable distances from the annular diaphragm are also entered, with d6 extending to the screw-on surface 6, which is drawn a second time in dashed lines because of the bending of the beam path on the beam splitter 5 symmetrically to the beam splitter. Table 1 fh d, D e. (V, fi = -35.2 d, = 1 50.00 1.5 +4.0 23.5 0.38 da = -f-20.0 d3 = 57.5 0 6.5 -4.3 23.1 0.52 f4 = -I0.0 d4 = .59.50 1 1.5 -6, o 21.9 o, 69 f5 = -I-174 ds = 7525 16.5 -5, o 1g, 1 o.9 = d 6 = 113.25 21.5 -2.7 14.1 1, o6 26.5 -f-0.4 7.2 1.28 315 -f-4.0 0.7 1 , 27 It can be seen from Table 1 that when the distance dl changes from 1.5 to 31.5, the distance e of the image of the annular diaphragm from the screw-on surface 6 changes from 23.5 to 0.7 and at the same time the enlargement of this image changes changes from 0.38 to 1.27 . In this case, however, the illumination of the field diaphragm is not yet complete, because the distance D undergoes relatively large changes.

Nach Fig. 2 und Tabelle 2 sind in dem Raume zwischen den Blenden 3 und 4 zwei Linsen L2 und L3 angeordnet, die gegenläufig um verschiedene Beträge linear verschoben werden. Wie aus Tabelle 2 ersichtlich ist, sind hierbei die Änderungen D sehr klein. Tabelle 2 ffz @d,IdaIDI e I V f, = -141,10 do = 135100 3,0 67.70 -0,30 22,6 0,42 f2 = -f- 3500 d3 = 71,00 6,o 66,61 -0,12 22,2 0,48 f3 = -f- 25,00 d4 = 7300 9,o 65,52 -f-003 21,6 0.55 f4 = - 8,0o d5 = g0,56 12,0 6443 -1--o,16 20,7 o,62 f" = + 1g,16 d6 = 128,56 15,0 63,34 -f-029 19,4 0,71 18,0 62,25 -f-0,35 17,5 0,80 21,0 61,16 -f--0,32 15,0 0,g1 24,0 60,07 -f-0,20 11,5 1,03 27,0 58,98 -0,01 6,6 1,17 30,0 5790 -0,30 0,0 1,33 Nach Fig. 3 und Tabelle 3 befindet sich die Negativlinse L4 im Raume zwischen den Blenden. Zwei Positivlinsen L2 und L3 sind gleichsinnig um verschie= dene Beträge linear verschieblich. Tabelle 3 f f@ IdiId2IDl e I V f,. _ -1330 do = 1540 3,0 6,o -f-2,9 21,7 0,55 f2 = -f-15,00 d3 = 42,0 6,o 13,0 -3,6 20,3 o,81 f3 = -f-4265 d4 = 41,0 g,o 20,0 -3.5 16,9 1,13 f4 = -1o,oo d5 = 61,3 12,0 27,0 -2,3 11,4 1,43 f5 = -F-1930 d 6 = 99,3 15,0 34,0 -0,2 5,5 1,57 18,0 41,0 -f-3,0 1,3 1,54 Nach Fig. 4 und Tabelle 4 befindet sich nur eine verschiebliche Linse L2 im Raume zwischen den Blenden. Das Telesystem L4, L5 ist zusammen mit der Gesichtsfeldblende 4 verschieblich. Die Änderungen von D sind sehr klein. Tabelle 4 fit I dl l d3 1 d4 I d5 1 D f,. _ -52,8 d, = 157,0o 1,5 39.50 4150 5903 -f-1,05 19,4 o,61 f2 = -f-20,0 d, = 115,83 6,5 4263 4463 62,16 -0,75 17,8 0,72 f4 = -10,0 11,5 4577 4777 6530 -1,36 15,1 0,84 f5 = --f-19,2 16,5 48,g0 50,90 68,43 -1,28 1o,8 1,o1 21,5 5203 5403 7156 -o,76 4,6 1,17 26,5 5517 5717 7470 -f-0,04 - .3,8 141 315 5830 60,30 77,83 -I-1,04 -13,8 1,55 According to Fig. 2 and Table 2, two lenses L2 and L3 are arranged in the space between the diaphragms 3 and 4, which are linearly displaced in opposite directions by different amounts. As can be seen from Table 2, the changes D here are very small. Table 2 ffz @ d, IdaIDI e IV f, = -141.10 do = 135 100 3.0 67.70 -0.30 22.6 0.42 f2 = -f- 3500 d3 = 71.00 6, o 66.61 -0.12 22.2 0.48 f3 = -f- 25.0 0 d4 = 7300 9, o 65.52 -f-003 21.6 0.55 f4 = - 8.0o d5 = g0.56 12.0 6443 -1 - o.16 20.7 o.62 f "= + 1g, 16 d 6 = 128.56 15 63.34 0 -f 029 19.4 0.71 18 0 62.25 0.35 17.5 0.80 -f 21.0 61.16 -f - 0.32 15, 0 0, g1 24.0 60.07 -f-0.20 11.5 1.03 27.0 58.98 -0.01 6.6 1.17 30.0 5790 -0.30 0.0 1.33 According to FIG. 3 and Table 3, the negative lens L4 is in the space between the diaphragms. Two positive lenses L2 and L3 are linearly displaceable in the same direction by different amounts. Table 3 ff @ IdiId2IDl e I V f ,. _ -1330 do = 1540 3.0 6, o -f-2.9 21.7 0.55 f2 = f-15,00 d3 = 42.0 6 13.0 -3.6 o 2 0, 3 o, 81 f3 = -f-4265 d4 = 41.0 g, o 20.0 -3.5 16.9 1.13 f4 = -1o, oo d5 = 61.3 12.0 27.0 -2.3 11.4 1.43 f5 = -F-1930 d 6 = 99.3 15.0 34.0 -0.2 5.5 1.57 18 0 41.0 3.0 1.3 1.54 -f According to FIG. 4 and Table 4, there is only one displaceable lens L2 in the space between the diaphragms. The telesystem L4, L5 can be moved together with the field diaphragm 4. The changes in D are very small. Table 4 fit I dl l d3 1 d4 I d5 1 D f ,. _ -52.8 d, = 157.0o 1.5 39.50 4150 5903 -f-1.05 19.4 o.61 f2 = f-20.0 d = 115.83 6.5 4263 4463 62.16 to 0, 75 17.8 0.72 f4 = -10, 0 11.5 4577 4777 6530 -1.36 15.1 0.84 f 5 = --f-19.2 16.5 48, g0 50.9 0 68.43 -1.28 1o, 8 1, o1 21.5 5203 5403 7156 -o, 76 4.6 1.17 26.5 5517 5717 7470 -f-0.04 - .3.8 141 315 5830 60.3 0 77.83 -I-1.04 -13.8 1.55

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Illumination device for phase contrast incident light microscopes with displaceable lens according to patent 9310o8, characterized in that a negative lens is arranged in the vicinity of the field diaphragm and forms an inverted telesystem with the lens imaging the field diaphragm. z. Illumination device according to Claim 1, characterized in that two displaceable positive lenses are arranged between the aperture stop and the field stop. 3. Lighting device according to claim 1, characterized in that the field diaphragm is displaceable together with the telesystem. 4. Lighting device according to claim i, characterized by the following data: fi = -35.2 d, = 150.00 f, = + 20, o d3 = 57.50 f4 = -10, o d4 = 59.5o f 5 = -I-174 d 5 = 75.25 d6 = 113.25

5. Lighting device according to claim i, characterized by the following data: f1 = -141.10 do = 135.00 f2 = + 35.0o d3 = 7 1 , 00 f, = + 25.00 d4 = 73.0o f4 = - 8.0o d, = 90.56 f 5 = + 19.16 d 6 = 128.56

6. Lighting device according to claim i, characterized by the following data: A = -I3.30 do = 1540 f2 = -f-15.00 d3 = 42.0 f3 = -I-4265 d4 = 41.0 f4 = -10.0o d, = 61.3 f, = +19.30 d 6 = 99.3

7. Lighting device according to claim i, characterized by the following data fi = -52.8 d, = 157.00 f2 = + 20, od, = 115.83 f4.- I0.0 f5 = +19.2